Ilustración del sistema de imágenes de correlación de motas diseñado por investigadores y colaboradores de KAUST. La técnica puede producir imágenes en tiempo real de objetos estáticos y en movimiento utilizando dispositivos simples o económicos. Crédito: 2023 KAUST; Wen Hong Yang
Una nueva técnica que genera una imagen nítida mediante el uso de un medio de dispersión aleatoria de bajo costo en tiempo real podría ofrecer una solución a los desafíos que plantean las imágenes borrosas.
Cuando la luz pasa a través de un medio que dispersa la luz, se dispersa en lugar de absorberse, lo que provoca la pérdida de una imagen clara del objeto original. Estos medios de dispersión pueden incluir nubes, creando dificultades para los astrónomos en la Tierra, y tejidos corporales, lo que dificulta los esfuerzos de imágenes médicas.
Los métodos anteriores para reconstruir la luz dispersa requerían cierto conocimiento inicial del objeto y la capacidad de controlar el frente de onda de la luz que lo ilumina. Esto implicó elementos ópticos complicados y una gran vulnerabilidad al movimiento y la inestabilidad mecánica. Luego, los algoritmos informáticos pueden posprocesar la luz detectada para generar una imagen.
Para obtener medios de reconstrucción más eficientes, se han propuesto imágenes de correlación de puntos. Esto extrae información de origen de las fluctuaciones en la intensidad, o puntos, de la luz transmitida.
Sin embargo, muchas tecnologías basadas en la correlación de motas requieren una reconstrucción computacional calibrada compleja y que requiere mucho tiempo. Además, todavía falta alguna información como la orientación y la ubicación de la imagen.
Wenhong Yang y Qiaoqiang Gan de KAUST, en colaboración con Jietao Liu del Instituto de Innovación de Xiong’an en China, han desarrollado una forma de obtener directamente una imagen clara de una sola toma de la imagen detectada.
“Desarrollamos una estrategia para imágenes en tiempo real sin calibración, sin reconstrucción de objetos estáticos y en movimiento con su información de orientación real”, dice Yang. “Esta nueva técnica requiere solo dispositivos simples o económicos, sin la reconstrucción posterior a la computadora”
El equipo pasó la luz de un objeto de prueba pequeño y estandarizado a través de un material de dispersión delgado. Al mover una cámara en una dirección que se alejaba del difusor, pudieron crear una imagen tridimensional, tomando cortes a través de los puntos.
Al observar secciones ampliadas de estas imágenes, los investigadores, para su sorpresa, pudieron ver directamente reproducciones del objeto de prueba; podían ver a través del dispersor aleatorio a simple vista y con imágenes de video en tiempo real. No requirió ningún equipo complejo para el control activo de la luz ni un conocimiento previo de la fuente o el medio de dispersión. También podrían encontrar la información de orientación perdida y la ubicación del objeto de prueba.
“Nuestro trabajo representa un hito en el campo de la difusión de imágenes e iluminará nuevas vías para la obtención de imágenes a través de medios difusivos”, dijo Yang.
Referencia: “Ver directa e instantáneamente a través de dispersores aleatorios mediante la autoimagen en puntos dispersos” por Jietao Liu, Wenhong Yang, Guofeng Song y Qiaoqiang Gan, 3 de enero de 2023, FotoniX.
DOI: 10.1186/s43074-022-00080-2
